محب للحرارة

الكائنات المحبة للحرارة هي نوع من الكائنات المتطرفة التي تزدهر في درجات حرارة عالية نسبيًا، تتراوح بين 41 و122 درجة مئوية (106 و252 درجة فهرنهايت) . ^{[ 1 ] [ 2 ]} العديد من الكائنات المحبة للحرارة هي من العتائق ، على الرغم من أن بعضها بكتيريا وفطريات . يُعتقد أن البكتيريا المحبة للحرارة كانت من بين أقدم أنواع البكتيريا. ^{[ 3 ]}  

توجد الكائنات المحبة للحرارة في المناطق التي تسخنها الطاقة الحرارية الأرضية ، مثل الينابيع الساخنة في منتزه يلوستون الوطني والفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار ، بالإضافة إلى المواد النباتية المتحللة، مثل مستنقعات الخث والسماد . ويمكنها العيش في درجات حرارة عالية، بينما تتضرر أنواع أخرى من البكتيريا أو العتائق ، بل وتموت أحيانًا، إذا تعرضت لنفس درجات الحرارة.

تعمل الإنزيمات الموجودة في الكائنات المحبة للحرارة في درجات حرارة عالية. تُستخدم بعض هذه الإنزيمات في البيولوجيا الجزيئية ، على سبيل المثال، بوليميراز Taq المستخدم في تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) . ^{[ 4 ]} كلمة "محبة للحرارة" مشتقة من اليونانية : θέρμη ، وتعني  "حرارة"، ومن اليونانية : φιλία ، وتعني " حب ". 

تشير الدراسات المقارنة إلى أن تنوع الكائنات المحبة للحرارة يعتمد بشكل أساسي على درجة الحموضة، وليس على درجة الحرارة. ^{[ 5 ]}

يمكن تصنيف الكائنات المحبة للحرارة بطرق مختلفة. أحد التصنيفات يصنف هذه الكائنات وفقًا لدرجات حرارة النمو المثلى لها: ^{[ 6 ]}

1. الكائنات المحبة للحرارة البسيطة: 50-64 درجة مئوية (122-147 درجة فهرنهايت)  
2. الكائنات المحبة للحرارة الشديدة 65-79 درجة مئوية (149-174 درجة فهرنهايت)  
3. الكائنات المحبة للحرارة الشديدة 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت) وما فوق، ولكن ليس أقل من 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت).    

وفي تصنيف ذي صلة، يتم تصنيف الكائنات المحبة للحرارة على النحو التالي:

1. تستطيع الكائنات المحبة للحرارة الاختيارية (وتسمى أيضًا الكائنات المحبة للحرارة المعتدلة) أن تزدهر في درجات حرارة عالية، ولكن أيضًا في درجات حرارة منخفضة (أقل من 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت) )، بينما  
2. تتطلب الكائنات المحبة للحرارة بشكل إلزامي (وتسمى أيضًا الكائنات المحبة للحرارة الشديدة) درجات حرارة عالية كهذه من أجل النمو.
3. الكائنات المحبة للحرارة المفرطة هي كائنات محبة للحرارة شديدة التطرف، حيث تكون درجات الحرارة المثلى لها أعلى من 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت) .  

تتطلب العديد من العتائق المحبة للحرارة الشديدة الكبريت العنصري للنمو. بعضها لاهوائي ، إذ يستخدم الكبريت بدلاً من الأكسجين كمستقبل للإلكترونات خلال التنفس الخلوي اللاهوائي . وبعضها الآخر يتغذى على الصخور، فيؤكسد الكبريت لإنتاج حمض الكبريتيك كمصدر للطاقة، مما يتطلب من هذه الكائنات الدقيقة التكيف مع درجات حموضة منخفضة للغاية (أي أنها محبة للأحماض والحرارة على حد سواء). تعيش هذه الكائنات في بيئات حارة غنية بالكبريت، ترتبط عادةً بالنشاط البركاني ، مثل الينابيع الحارة والينابيع الساخنة والفتحات البركانية . في هذه الأماكن، وخاصة في منتزه يلوستون الوطني، تتوزع الكائنات الدقيقة وفقًا لدرجة حرارتها المثلى. غالبًا ما تكون هذه الكائنات ملونة، نظرًا لوجود أصباغ التمثيل الضوئي .

يمكن التمييز بين الكائنات المحبة للحرارة والكائنات المحبة للحرارة المعتدلة من خلال الخصائص الجينومية. على سبيل المثال، تم تحديد مستويات محتوى GC في المناطق المشفرة لبعض الجينات المميزة بشكل ثابت على أنها مرتبطة بنطاق درجة الحرارة عند تطبيق تحليل الارتباط على الكائنات المحبة للحرارة المعتدلة والكائنات المحبة للحرارة بغض النظر عن تطورها أو متطلبات الأكسجين أو الملوحة أو ظروف الموائل. ^{[ 7 ]}

الفطريات هي المجموعة الوحيدة من الكائنات الحية في نطاق حقيقيات النوى التي تستطيع البقاء على قيد الحياة في نطاق درجات حرارة يتراوح بين 50 و60  درجة مئوية. ^{[ 8 ]} وقد تم الإبلاغ عن وجود الفطريات المحبة للحرارة في عدد من البيئات، ومعظمها ينتمي إلى رتبة الفطريات السوردارية . ^{[ 9 ]} تتمتع الفطريات المحبة للحرارة بإمكانيات بيوتكنولوجية هائلة نظرًا لقدرتها على إنتاج إنزيمات مقاومة للحرارة ذات أهمية صناعية، ولا سيما لتحليل الكتلة الحيوية النباتية. ^{[ 10 ]}

يُعدّ كلٌّ من Sulfolobus solfataricus و Sulfolobus acidocaldarius من العتائق المحبة للحرارة الشديدة . عند تعريض هذه الكائنات لعوامل تلف الحمض النووي ، كالأشعة فوق البنفسجية أو البليوميسين أو الميتوميسين سي ، يحدث تكتل خلوي خاص بكل نوع. ^{[ 11 ] [ 12 ]} في S. acidocaldarius ، يُسهّل التكتل الخلوي الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية تبادل العلامات الكروموسومية بتردد عالٍ. ^{[ 12 ]} تتجاوز معدلات إعادة التركيب تلك الموجودة في المزارع غير المُحفّزة بما يصل إلى ثلاثة أضعاف. افترض كلٌّ من فرولز وآخرون ^{[ 11 ] [ 13 ]} وأجون وآخرون ^{[ 12 ]} (2011) أن التكتل الخلوي يُعزز نقل الحمض النووي الخاص بكل نوع بين خلايا Sulfolobus لتوفير إصلاح مُعزز للحمض النووي التالف عن طريق إعادة التركيب المتماثل . أشار فان وولفيرين وزملاؤه، في معرض مناقشتهم لتبادل الحمض النووي في الكائنات المحبة للحرارة الشديدة في ظل ظروف قاسية، إلى أن تبادل الحمض النووي يلعب على الأرجح دورًا في إصلاح الحمض النووي عبر إعادة التركيب المتماثل. واقترحوا أن هذه العملية بالغة الأهمية في ظل ظروف تلف الحمض النووي، مثل ارتفاع درجة الحرارة. كما أشير إلى أن نقل الحمض النووي في بكتيريا سولفولوبوس قد يكون شكلًا بدائيًا من أشكال التفاعل الجنسي، على غرار أنظمة التحول البكتيري الأكثر دراسة،والمرتبطة بنقل الحمض النووي الخاص بالنوع بين الخلايا، مما يؤدي إلى إصلاح تلف الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب المتماثل. ^{[ 14 ]}

تُعدّ بكتيريا Thermus aquaticus ذات أهمية تاريخية. فقد ساهم اكتشافها في رفع الحد الأقصى لدرجة الحرارة التي كان يُعتقد أن أي كائن حي قادر على النمو فيها، ^{[ 15 ]} كما مكّنها إنزيم بوليميراز الحمض النووي المقاوم للحرارةمن تطوير طريقة فعّالة لتضاعف الحمض النووي بسرعة دون أن يتعرض الإنزيم للتلف، وهي خطوة أساسية في تحسين اختبارات تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR). ^{[ 15 ]}

• محب للحرارة المعتدلة
• محب للبرودة
• الهضم اللاهوائي

• "Thermoprotei  : Extreme Thermophile" . متصفح تصنيف NCBI .
• ما هي درجة الحرارة التي تُعتبر مرتفعة للغاية؟ رحلة استكشافية لتحديد درجة الحرارة القصوى